ιστορία
Ανακαλύφθηκαν αρχαία ελληνικά εργαλεία
Στη Δύση, το 300 π.Χ., ο αρχαίος Έλληνας φιλόσοφος Αριστοτέλης εξέθεσε το πρόβλημα της μετάδοσης της περιστροφικής κίνησης με χάλκινα ή χυτοσίδηρο γρανάζια στα «Μηχανικά προβλήματα». Οι διάσημοι Έλληνες λόγιοι ο Αριστοτέλης και ο Αρχιμήδης έχουν σπουδάσει και οι δύο γρανάζια. Ο διάσημος Έλληνας εφευρέτης Gutisibios έβαλε ομοιόμορφα καρφίτσες στην άκρη του κυκλικού πάγκου εργασίας για να τον κάνει να πλέξει με τον τροχό καρφίτσας. Εφάρμοσε αυτόν τον μηχανισμό στη χάραξη. Πρόκειται για το 150 π.Χ. Το 100 π.Χ., ο Αλεξανδρινός εφευρέτης Herron εφηύρε το οδόμετρο, στο οποίο χρησιμοποιήθηκαν γρανάζια. Τον 1ο αιώνα μ.Χ., ένα κιβώτιο ταχυτήτων χρησιμοποιήθηκε επίσης στη μηχανή φρεζαρίσματος με υδροτροχούς που κατασκευάστηκε από τον Ρωμαίο αρχιτέκτονα Pidobis. Μέχρι τον 14ο αιώνα, τα γρανάζια άρχισαν να χρησιμοποιούνται στα ρολόγια.
Σιδερένιο μπρούτζινο εξοπλισμό της ύστερης περιόδου των εμπόλεμων κρατών
Στα πρώτα χρόνια της δυναστείας των Ανατολικών Χαν (1ος αιώνας μ.Χ.), υπήρχαν ήδη εργαλεία ψαροκόκαλου. Το αυτοκίνητο πυξίδας και το τύμπανο Jili που εμφανίστηκαν στην περίοδο των Τριών Βασιλείων έχουν υιοθετήσει συστήματα μετάδοσης γραναζιών. Η περιστρεφόμενη με νερό συνεχής λείανση που εφευρέθηκε από τον Du Yu στη δυναστεία Jin μεταδίδει τη δύναμη του υδάτινου τροχού στον πέτρινο μύλο μέσω γραναζιών. Η παλαιότερη καταγραφή του συστήματος μετάδοσης γραναζιών στα βιβλία ιστορίας είναι η περιγραφή της υδατοφερόμενης οπλικής σφαίρας που έγινε το 725 από ένα κόμμα της δυναστείας των Τανγκ και του Λιάνγκ Λινγκζάν. Το όργανο μεταφοράς νερού και το Xiangtai (βλ. αρχαία κινεζικά ρολόγια) που κατασκευάστηκαν στη δυναστεία των Βόρειων Σονγκ χρησιμοποιούσαν ένα πολύπλοκο σύστημα ταχυτήτων. Στη δυναστεία των Μινγκ, το "Wu Bei Zhi" του Mao Yuanyi (που γράφτηκε το 1621) ηχογράφησε μια μετάδοση με ράφι και πινιόν. Στα ερείπια της αρχαίας πόλης Anwuji στην επαρχία Hebei που ανασκάφηκε το 1956, βρέθηκε ένα σιδερένιο εργαλείο καστάνιας. Η διάμετρος του τροχού είναι περίπου 80 mm. Αν και είναι κατεστραμμένο, η ποιότητα του σιδήρου είναι καλή. Μετά από έρευνα, επιβεβαιώθηκε ότι ήταν από το τέλος της περιόδου των εμπόλεμων κρατών (3ος αιώνας π.Χ.) έως τα Προϊόντα κατά τη διάρκεια της δυναστείας των Δυτικών Χαν (206 π.Χ. έως το 24 μ.Χ.). Το 1954, μια χάλκινη καστάνια ανακαλύφθηκε στην Tiejiaya, στην επαρχία Yongji, στην επαρχία Shanxi. Αναφερόμενοι στα τεχνουργήματα που ανακαλύφθηκαν στον ίδιο λάκκο, μπορεί να συναχθεί το συμπέρασμα ότι πρόκειται για λείψανα της δυναστείας Τσιν (221 π.Χ.-206 π.Χ.) ή της πρώιμης δυναστείας των Δυτικών Χαν. Ο τροχός έχει 40 δόντια και διάμετρο περίπου 25 mm. Σχετικά με τη χρήση του γραναζιού καστάνιας, δεν έχουν βρεθεί μέχρι στιγμής γραπτά αρχεία και εικάζεται ότι μπορεί να χρησιμοποιηθεί για φρενάρισμα για να αποτραπεί η αναστροφή του άξονα. Το 1953, ένα ζευγάρι χάλκινα εργαλεία ψαροκόκαλου ανακαλύφθηκαν στο χωριό Χονγκκίνγκ, στην κομητεία Τσανγκάν, στην επαρχία Σαανσί. Σύμφωνα με την ανάλυση της δομής του τάφου και των αντικειμένων του τάφου, μπορεί να προσδιοριστεί ότι το ζεύγος των γραναζιών προήλθε από την πρώιμη Ανατολική Δυναστεία Χαν. Και οι δύο τροχοί έχουν 24 δόντια και διάμετρο περίπου 15 mm. Το Hengyang και άλλα μέρη βρήκαν επίσης το ίδιο εργαλείο ψαροκόκαλου.
Διάγραμμα δομής μετάδοσης γραναζιών στο "Wu Bei Zhi"
Ήδη από το 1694, ο Γάλλος μελετητής PHILIPPE DE LA HIRE πρότεινε για πρώτη φορά ότι το involute μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως καμπύλη δοντιού. Το 1733, ο Γάλλος M.CAMUS πρότεινε ότι η κοινή κανονική του σημείου επαφής των δοντιών του γραναζιού πρέπει να διέρχεται από τον κόμβο στην κεντρική σύνδεση. Όταν μια βοηθητική στιγμιαία κεντρική γραμμή κυλά καθαρά κατά μήκος της στιγμιαίας κεντρικής γραμμής (κύκλος βήματος) του μεγάλου τροχού και του μικρού τροχού, τα δύο προφίλ δοντιών που σχηματίζονται από το σχήμα του βοηθητικού δοντιού συνδέονται σταθερά με τη βοηθητική στιγμιαία κεντρική γραμμή στον μεγάλο τροχό και Οι καμπύλες του μικρού τροχού είναι συζευγμένες μεταξύ τους, αυτό είναι το θεώρημα CAMUS. Λαμβάνει υπόψη την κατάσταση πλέξης των δύο επιφανειών των δοντιών. καθιερώνει ρητά τη σύγχρονη έννοια των τροχιών σημείων επαφής. Το 1765, ο Ελβετός L. EULER προτείνει τη μαθηματική βάση για την αναλυτική μελέτη του προφίλ του δοντιού και διευκρινίζει τη σχέση μεταξύ της ακτίνας καμπυλότητας της καμπύλης του προφίλ του δοντιού και της θέσης του κέντρου καμπυλότητας ενός ζεύγους γραναζιών που εμπλέκονται. Αργότερα, ο SAVARY ολοκλήρωσε περαιτέρω αυτή τη μέθοδο και έγινε η εξίσωση EU-LET-SAVARY. Ο ROTEFT WULLS συνεισφέρει στην εφαρμογή του προφίλ ελικοειδούς δοντιού, ο οποίος πρότεινε ότι το γρανάζι με έλικα έχει το πλεονέκτημα μιας σταθερής αναλογίας γωνιακής ταχύτητας όταν αλλάζει η κεντρική απόσταση. Το 1873, ο Γερμανός μηχανικός HOPPE πρότεινε το προφίλ των οδοντωτών τροχών με διαφορετικούς αριθμούς δοντιών όταν άλλαξε η γωνία πίεσης, θέτοντας έτσι την ιδεολογική βάση των σύγχρονων μεταβλητών γραναζιών.
Στα τέλη του 19ου αιώνα, η αρχή της μεθόδου κοπής του ηλεκτρικού γραναζιού και οι ειδικές εργαλειομηχανές και εργαλεία που χρησιμοποιούσαν αυτήν την αρχή για την κοπή των δοντιών εμφανίστηκαν το ένα μετά το άλλο. Κατά την κοπή των δοντιών, εφόσον το κοπτικό εργαλείο μετακινείται ελαφρά από την κανονική θέση πλέγματος, μπορεί να κοπεί ο αντίστοιχος γραναζωτής μετατόπισης στην εργαλειομηχανή με ένα τυπικό εργαλείο. Το 1908, η MAAG της Ελβετίας μελέτησε τη μέθοδο μετατόπισης και κατασκεύασε έναν διαμορφωτή γραναζιών για τη διαμόρφωση γραναζιών. Αργότερα, η βρετανική BSS, η αμερικανική AGMA και η γερμανική DIN πρότειναν διαδοχικά διάφορες μεθόδους υπολογισμού για τη μετατόπιση των γραναζιών.
Early Han χάλκινο ψαροκόκκαλο εργαλείο
Προκειμένου να βελτιωθεί η διάρκεια ζωής των γραναζιών μετάδοσης ισχύος και να μειωθεί το μέγεθός τους, εκτός από τις βελτιώσεις στα υλικά, τη θερμική επεξεργασία και τη δομή, έχουν αναπτυχθεί γρανάζια με κυκλικά δόντια τόξου. Το 1907, ο Βρετανός FRANK HUMPHRIS δημοσίευσε για πρώτη φορά το σχήμα του δοντιού τόξου. Το 1926, η ελβετική ERUEST WILDHABER απέκτησε το δικαίωμα ευρεσιτεχνίας του ελικοειδούς γραναζιού με προφίλ δοντιού κυκλικού τόξου. Το 1955, ο ML NOVIKOV της Σοβιετικής Ένωσης ολοκλήρωσε την πρακτική έρευνα σε γρανάζια με κυκλικό τόξο και έλαβε το παράσημο του Λένιν. Το 1970, ο μηχανικός της βρετανικής εταιρείας ROLH-ROYCE RM STUDER απέκτησε δίπλωμα ευρεσιτεχνίας στις ΗΠΑ για γρανάζια διπλού τόξου. Αυτού του είδους τα εργαλεία τυγχάνουν ολοένα και μεγαλύτερης προσοχής από τους ανθρώπους και έχουν παίξει σημαντικό ρόλο στην παραγωγή.
Τα γρανάζια είναι οδοντωτά μηχανικά μέρη που μπορούν να συνδεθούν μεταξύ τους. Χρησιμοποιούνται ευρέως στη μηχανική μετάδοση και σε ολόκληρο το μηχανικό πεδίο. Η σύγχρονη τεχνολογία γραναζιών έχει φτάσει: η μονάδα μετάδοσης είναι 0.004 έως 100 mm. η διάμετρος του γραναζιού είναι από 1 mm έως 150 μέτρα. η ισχύς μετάδοσης μπορεί να φτάσει τα 100,000 κιλοβάτ. η ταχύτητα μπορεί να φτάσει τις εκατοντάδες χιλιάδες στροφές ανά λεπτό. δεύτερος.
Με την ανάπτυξη της παραγωγής, έχει δοθεί προσοχή στη σταθερότητα της λειτουργίας του γραναζιού. Το 1674, ο Δανός αστρονόμος Romer πρότεινε για πρώτη φορά τη χρήση του επικυκλοειδούς ως καμπύλη προφίλ των δοντιών για να αποκτήσει ένα ομαλό εργαλείο λειτουργίας.
Κατά τη διάρκεια της βιομηχανικής επανάστασης του 18ου αιώνα, η τεχνολογία των γραναζιών αναπτύχθηκε γρήγορα και πραγματοποιήθηκε μεγάλη έρευνα για τα γρανάζια. Το 1733, ο Γάλλος μαθηματικός Cammy δημοσίευσε τον βασικό νόμο του πλέγματος προφίλ των δοντιών. το 1765, ο Ελβετός μαθηματικός Euler πρότεινε τη χρήση των involutes ως καμπύλες προφίλ των δοντιών.
Οι μηχανές κοπής και διαμόρφωσης που εμφανίστηκαν τον 19ο αιώνα έλυσαν το πρόβλημα της μαζικής παραγωγής γραναζιών υψηλής ακρίβειας. Το 1900, ο Profort εγκατέστησε μια διαφορική συσκευή για το μηχάνημα hobbing, το οποίο μπορούσε να επεξεργαστεί ελικοειδή γρανάζια στο μηχάνημα hobbing. Έκτοτε, ο εξοπλισμός hobbing της μηχανής hobbing έχει γίνει δημοφιλής. .
Το 1899, ο Lasher εφάρμοσε για πρώτη φορά το σχέδιο αλλαγής ταχυτήτων. Το γρανάζι μετατόπισης όχι μόνο μπορεί να αποφύγει την υποκοπή των δοντιών του γραναζιού, αλλά και να ταιριάζει με την κεντρική απόσταση και να βελτιώσει τη φέρουσα ικανότητα του γραναζιού. Το 1923, ο Wilder Haber από τις Ηνωμένες Πολιτείες πρότεινε για πρώτη φορά γρανάζια με προφίλ δοντιών τόξου. Το 1955, ο Sunovykov διεξήγαγε εις βάθος έρευνα για γρανάζια τόξου και στη συνέχεια χρησιμοποιήθηκαν γρανάζια τόξου στην παραγωγή. Αυτό το γρανάζι έχει υψηλή ικανότητα μεταφοράς φορτίου και απόδοση, αλλά δεν είναι τόσο εύκολο να κατασκευαστεί όσο τα στροφεία και χρειάζεται περαιτέρω βελτίωση.
